Фамилия Питрейкина — женская форма, а её мужской вариант Питрейкин — довольно редкая русская фамилия, в основе которой, скорее всего, лежит нецерковное имя или прозвище. Разбирать её стоит с корня, который сразу бросается в глаза: «Питр-» или «Питрей-». Это не что иное, как народная, диалектная форма крестильного имени Пётр. В русских говорах имя Пётр нередко звучало как «Питра», «Питрей» или «Петрей». Такое искажение — обычное дело для дореволюционной деревни, где церковное произношение часто переделывали на свой лад.

Таким образом, Питрейка — это уменьшительно-ласкательное или обиходное производное от имени Пётр. Суффикс «-ей» (как в именах Матвей, Тимофей) здесь не случаен: он создавал форму, близкую к полным именам, но с народным оттенком. Фамилия образовалась по стандартной модели: к основе Питрейк- добавили суффикс притяжательного прилагательного «-ин», что буквально означает «сын Питрейки» или «принадлежащий Питрейке». Такой способ (суффикс -ин) типичен для фамилий, образованных от имён и прозвищ, оканчивающихся на -а, -я.

Версия о происхождении от имени Пётр — самая прямая и правдоподобная. Менее вероятно, но возможно, что в основе лежит прозвище, связанное с глаголом «питрять» (в некоторых говорах — «медлить, копаться»). Однако эта гипотеза слабая: во-первых, такой глагол встречается редко и локально, во-вторых, форма «Питрейка» слишком точно ложится на имя Пётр, чтобы считать это случайностью.

По географии фамилия Питрейкина встречается единично, в основном в центральных областях России и Поволжье, что совпадает с зоной распространения народных форм имени Пётр. Сословно носители фамилии, скорее всего, были крестьянами или мещанами — фамилии на -ин редко встречались у дворянства. Если искать однокоренные фамилии, то это Петров (самая распространённая), Петрищев, Петрухин, а также диалектные Петрейкин и Питриков. Питрейкин стоит в этом ряду как самая редкая и фонетически примечательная ветвь.